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第五章原子结构和元素周期律
近代原子结构理论的确立
微观粒子运动的特殊性
核外电子运动状态的描述
核外电子的排布
元素周期表
元素基本性质的周期性
5-6元素基本性质的周期性
元素的性质主要取决于最外层电子数。核外电子
排布的周期性,决定了元素的性质也呈现周期性变化。
元素周期律的主要内容:
随着元素的原子序数的增加,原子核外的电子层结
构呈周期性变化,使得元素的基本性质原子半径、电离
能、电子亲和能和电负性等,也呈现明显的周期性。
1.原子半径(Atomicradius)
严格地讲,由于电子云没有边界,原子半径也就
无一定数。所有的原子半径都是在结合状态下测定的。
按照量子力学的观点,电子在核外运动没有固定轨
道,只是几率分布不同。因此,对于原子来说并没有一
个截然分明的界面。
通常所说的原子半径,总是以相邻原子的核间距为
基础而定义的。根据原子与原子间的作用力不同,原子
半径一般可分为共价半径、金属半径和范德华半径三种。
金属半径(metallicradius)共价半径(covalentradius)
★适用金属元素★适用非金属元素
★固体中测定两个最邻近★测定单质分子中两个相邻
原子的核间距一半原子的核间距一半
一般来说,同一元素的金属半径比其共价半径大
些。这是因为形成共价键时,轨道的重叠程度大些。
范德华半径当两个原子之间没有形成化学键,只靠
分子间力相接近时,两原子之间的距离的一半叫范德
华半径。
u主要对稀有气体,低温下形成单原子分子晶体而言。
u范德华半径只有讨论稀有气体时才用。半径值总是最
大,因为分子间力不能将单原子分子拉得更紧密。
一般而言:r共<r金属<r范
在讨论问题时,一般采用的是共价半径。
周期系中各元素的原子半径数据见本书附录6。
原子半径变化的形象表示
同周期原子半径的变化趋势
总趋势:随着原子序数增大,原子半径自左至右减小.
解释电子层数不变的情况下,有效核电荷的增大,
导致核对外层电子的引力增大。
原子半径的变化规律
同一周期中,原子半径受两个作用相反的因素的影响。
a)从左向右,随着核电荷的增加,原子核对外层
电子的吸引力也增加,使原子半径逐渐减小;
b)随着核外电子数的增加,电子间的相互斥力也
增强,使得原子半径增大。
但增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷,因此
从左向右有效核电荷逐渐增加,原子半径逐渐减小。
d10电子构型有较大的屏蔽作用,所以原子半径略
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有增大,f和f电子构型也有类似情况。
短周期的主族元素
从左向右原子半径逐渐减小。
长周期的过渡元素
元素ScTiVCrMnFeCoNiCuZn
r/pm162147134128127126125124128134
元素YZrNbMoTcRuRhPdAgCd
r/pm180160146139136134134137144149
Cu、Zn和Pd、Ag、Cd等的原子半径有增加的趋
势,因为从它们开始出现d10电子构型。
超长周期的内过渡元素
Eu和Yb的原子半径增大,因为从它们开始出现
714
f和f电子构型。
相邻元素的原子半径的减小幅度:
短周期中,平均10
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